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新型超高强度钢Cr12Ni4Mo2Co14在酸性环境中的应力腐蚀行为!
更新时间:2017.05.10 新闻来源:

超高强度钢是指屈服强度高于1380MPa的结构钢,具有非常高的强度和韧性以及良好的焊接性能,常被用来制备飞机起落架、航空器的关键结构件、模具和高压釜等。

    超高强度钢具有较高的应力腐蚀敏感性,并且其腐蚀敏感性受环境因素的影响非常大。在服役过程中,超高强度钢难免会接触酸性环境,并且环境介质中的pH值并不稳定。一般而言,随着pH值的降低,材料发生酸性溶解和氢致开裂的风险提高,促进材料SCC的敏感性。同时,Cl-浓度对超高强度钢的SCC敏感性也有较大影响。

    本工作采用慢应变速率拉伸法(SSRT)研究一种新型超高强度钢Cr12Ni4Mo2Co14在酸性环境中Cl-和H以及其交互作用对钢的SCC行为的影响,并探讨这种超高强度钢在酸性环境中的应力腐蚀开裂机理,以期对材料的研发与使用提供参考。
 

    试验采用超高强度马氏体钢Cr12Ni4Mo2Co14,双真空冶炼生产,其化学成分(质量分数,%)为:C0.10~0.25,Ni3.5~4.5,Cr11.0~12.5,Mo1.5~2.3,Co11.5~14.0,V0.45~0.60,W0.70~0.82,S<0.0005,P<0.02,Fe余量。其金相显微组织主要为板条状马氏体以及少量残余奥氏体,晶界与基体分布着脆性渗碳体。

    实验溶液为0.05mol/LNa2SO4,并用H2SO4调节pH值为5。为研究Cl-对超高强度钢应力腐蚀性能的影响,在(H2SO4+Na2SO4)溶液中添加NaCl,[Cl-]分别为0.1%、0.15%和0.35%。为研究H对超高强度钢应力腐蚀性能的影响,在拉伸实验前试样在实验溶液中在不同大小的阴极电流下充氢30min,充氢电流密度分别为10和25mA/cm2。

    SSRT实验在WDML-3型微机控制慢应变速率拉伸试验机上进行,拉伸试样采用片状试样,其尺寸按照国标GB/T15970确定。结果表明:

    (1)Cl-显著提高Cr12Ni4Mo2Co14钢的应力腐蚀敏感性,实验条件下临界Cl-浓度[Cl-]c为0.15%左右。当Cl-浓度高于[Cl-]c时,Cl-引发严重的点蚀,应力腐蚀裂纹起源于点蚀坑处。Cr12Ni4Mo2Co14钢在含Cl-溶液中的断裂机理可以用“滑移-膜破裂”机制进行解释。

    (2)充氢后的Cr12Ni4Mo2Co14钢发生氢致开裂,断口上出现二次裂纹。临界充氢电流密度i[H]c为10mA/cm2(溶液pH=5,充氢时间为30min)。当充氢电流密度大于i[H]c时,Cr12Ni4Mo2Co14的强度损失和塑性损失趋于最大值。

    (3)溶液中的Cl-浓度和材料中的H有复杂的交互作用,并非简单的加和作用

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